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扭矩传感器

扭矩传感器接线图:扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图

发布日期:2022-10-09 点击率:2594


扭矩传感器接线图:扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图  第1张

扭矩传感器接线图:扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图

原标题:扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图

扭矩是在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数,为了检测旋转扭矩,使用较多的是扭转角相位差式传感器。该传感器是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮,在齿轮的外侧各安装着一只接近(磁或光)传感器。当弹性轴旋转时,这两组传感器就可以测量出两组脉冲波,比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。该方法的优点:实现了转矩信号的非接触传递,检测信号为数字信号;缺点:体积较大,不易安装,低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较,因此低速性能不理想。

以下是天机传动扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图

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扭矩传感器接线图:扭矩传感器工作原理图解

一、传感器测量原理
将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后,经过压/频转换,变成与扭应变成正比的频率信号。本系统的能源输入及信号输出是由两组带间隙的特殊环型变压器承担的,因此实现了无接触的能源及信号传递功能。(虚线内为旋转部分)
二、传感器原理结构
在特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥,即为基础扭矩传感器;在轴上固定着:(1)能源环形变压器的次级线圈,(2)信号环形变压器初级线圈,(3)轴上印刷电路板,电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路,在传感器的外壳上固定。
三、工作过程
向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈,得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源,该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源,该电源既作为电桥电源,又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器LM131变换成频率信号,通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过传感器外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动-静环之间只有零点几毫米的间隙,加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。本传感器输出的频率信号在零点时为10kHz.正向旋转满量程时为15KHz.反向旋转满量程时为5KHz。即满量程变量为5000个数/每秒。转速测量采用光电齿轮或者磁电齿轮的测量方法,轴每旋转一周可产生60个脉冲,高速或中速采样时可以用测频的方法,低速采样时可以用测周期的方法。本传感器精度可达±0.2%~±0.5%(F?S)。由于传感器输出为频率信号,所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。
四、应用范围
1. 检测各种机械加工中心,自动机床的工作过程中的扭矩。
2. 检测减速机,风机,泵,搅拌机,卷扬机,螺旋桨,钻探机械等设备的负载扭矩及输入功率。
3. 检测发电机,电动机 ,内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率。
4. 各种旋转动力设备系统所传递的扭矩及效率;
5. 检测扭矩的同时可以检测转速,轴向力。
6. 可用于制造粘度计,电动(气动,液力)扭力扳手。
7.制造扭矩测量仪,电批扭力计,风批扭力计,瓶盖扭力测试仪等检测仪器
五、特点
1. 既可以测量静止扭矩,也可以测量旋转转矩;
2. 既可以测量静态扭矩,也可以测量动态扭矩;
3. 检测精度高,稳定性好;抗干扰性强;
4. 体积小,重量轻,多种安装结构,易于安装使用;
5. 不需反复调零即可连续测量正反转扭矩;
6.没有导电环等磨损件,可以高转速长时间运行;
7.传感器输出高电平频率信号可直接送计算机处理;
8.测量弹性体强度大可承受120%的过载。
扭矩传感器接线图:扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图  第2张

扭矩传感器接线图:扭矩传感器接线图

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老旧小区改造及多种停车场景的应用思考

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CDCE2020国际数据中心及云计算展

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 CDCE2020国际数据中心及云计算展
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扭矩传感器接线图:扭矩传感器(力矩传感器)连接电源的示意图  第3张

扭矩传感器接线图:静动态扭矩传感器原理_静动态扭矩传感器结构图

  传感器的选择一般的应变式动态扭矩传感器主要是集流环式, 它的主要结构是传感器中间有一根回转运动的扭力轴,并且在扭力轴上贴有应变片。为了将应变信号输出,碳刷集流环方式信号输出的动态扭矩传感器往往采用碳刷与集流环形式, 将应变信号从运动的扭力轴传送到固定的外壳上的碳刷集环方式信号输出的动态传感器。由于集流环和电刷之间是相互运动, 因而有可能产生跳动和共振现象, 使电刷和集流环产生急速磨损,缩短了电刷与集流环的使用寿命, 并且增加了电刷与集流环之间的接触电阻, 影响了信号的输出质量。根据有关资料介绍, 银镍合金集流环和银石墨电刷的使用寿命一般在3 ×108 —6 ×108 转之间。根据使用转速情况不同, 动态扭矩传感器的使用寿命一般在半年至一年半之间。以上讲的是实验室寿命, 实际上使用寿命有可能更短些。为了解决这个问题,提出采用静动态圆管形扭矩传感器的设计方案。
  静动态扭矩传感器的结构原理
  在固定不动的套管式传感器2 ( 外壳) 上贴有应变片,而旋转的传动轴1 通过固定不动的套管式传感器2 ,传动轴1 的一端与变速箱6 内的行星齿轮系或步进电机7 的转子连成一体, 另一端与扭矩负载相连; 套管式传感器2 的一端与变速箱6 、步进电机7 的外壳(定子) 连成一体,另一端由套管式传感器2 的端部与机架固定。当套管式扭矩传感器2 内的传动轴1 ,在步进电机7 的带动下产生旋转运动时, 此时, 当传动轴1 的另一端受到扭矩负载时, 而步进电机7 的转子必然产生一个大小相等, 方向相反的作用力传递给步进电机7 的定子(外壳) 上, 步进电机7 的外壳再将这个力传递给变速箱6 的外壳, 变速箱6 外壳再将这个力传递给套管式扭矩传感器2 ,使套管式扭矩传感器2 的应变片产生应变信号, 然后直接将这个信号从接线盒8 上输出,达到利用静态的、不运动的套管式扭矩传感器, 测出运动中或运动后的扭矩大小的目的。
  传感器结构设计及结构图
  
  在这里必须指出的是, 在套管式扭矩传感器2 的外壳与变速箱6 及步进电机7 的外壳(定子) 相连的方,必须采用圆周端面齿相连的方式。外面用细牙螺纹将两个机件紧紧相连, 以消除机件在运动时产生的微量角度位移, 以防止套管式扭矩传感器的上应变片信号测量不准。可以看出,利用本方案设计的静动态扭矩传感器, 无接触式电刷2集流环的影响, 从而可以达到提高扭矩传感器的使用寿命,并且简化制造过程, 不但能解决旋转轴的扭矩测量问题, 而且可以方便的解决各种动态扭矩螺栓装配机的扭矩控制和测量问题。
  静动态扭矩传感器原理对圆管形扭力轴的应变:
  ξ45°=-ξ135°=8 M/[(π/ d3)G][1/(1 –d40/ d4)]对圆柱管形扭力轴的外径d:
  
  式中:α为圆管形扭力轴的内、外径之比α=d0/ d; M 为额定的工作扭矩, N·m G 为材料的弹性模量, Pa d 为扭力轴的外径, m [τ]为扭力轴的材料的许可应为力, Pa (N/ m2) 。扭力轴材料的许可应力[τ]一般可取材料抗拉强度σb 的10 %~20 % 。扭力轴的直径确定以后, 可按扭力轴变形角υ的要求,计算扭力轴的工作长度。扭力轴的变形角一般取υ≈015°~1°之间, 约0101rad~0104rad 之间。
  对圆管形扭力轴的长度:
  
  式中:υ为扭力轴的扭转变形角。然后再根据以下公式求出圆管形扭矩传感器的内径d0=ad 最后根据以上公式求出圆管形扭矩传感器扭力轴的工作长度L 。经过反复的校对和计算, 画出草图, ,经过静校及使用, 最后才能确定圆管形扭矩传感器的扭力轴的各部分尺寸套管式扭矩传感器的材料一般可以选用Cr12MoV 或0Cr17Ni4Cu4Nb 。
  圆管形扭矩传感器的静校方法
  1、只要在圆管形扭矩传感器的两端安装上输入输出部分的连接装置, 在输入输出部分的连接装置上可以施加砝码或使用标准扭矩传感器施加标准扭矩, 就可以对圆管形扭矩传感器进行校正。一般按国家检定规程对圆管形扭矩传感器进行检定。
  2、静动态扭矩传感器取消了电刷和集流环, 因此粘贴在试件表面上的应变片的使用寿命就是传感器的使用寿命。在恒定幅值的应变力作用下可以连续不断的工作,而不产生疲劳损坏的循环次数, 就是应变片的使用寿命。据有关资料介绍应变片在500Hz 的动载荷作用下,循环次数可以达到106 ~107 之间。在扭矩传感器使用过程中,一般交变载荷使用的非常少。与电刷2集流环式扭矩传感器相比, 如果按时间计算无电刷2集流环式传感器使用寿命可达2~3 年以上, 与电刷集流环式扭矩传感器相比可以提高使用寿命2~3 倍以上。

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